洁净钢生产需要低碳、低硫、低磷、有害及残留元素低的铁源原料—洁净钢水或冶炼洁净钢基料。我国目前生产的洁净钢主要采用高炉-转炉传统冶炼流程。我国铁矿资源禀赋差，整体呈现出“贫细杂”的特点，虽然经过复杂的选矿工艺处理可以生产出满足高炉冶炼要求的铁精矿，然而冶炼得到的铁水通常含有较多杂质，这些杂质需在铁水预处理、转炉炼钢等过程中去除，造成了炼钢工艺流程的复杂和成本的上升，限制了我国洁净钢生产技术的发展。此外，高炉炼铁以焦碳为主要能源，排放大量污染物，严重污染环境。 除采用传统的高炉铁水外，高品质纯铁也是冶炼洁净钢的基料。直接还原炼铁是以非焦煤为能源，在不熔化、不造渣的条件下，原料基本保持原有物理形态，铁的氧化物经还原获得以金属铁为主要成分的固态产品的技术方法。其产品直接还原铁中硅、锰、镍、铬、钛、钒等元素含量比高炉铁水及废钢低1～2个数量级，是生产优质钢铁材料不可或缺的原材料。然而，由于受高品位铁矿资源缺乏的制约，我国直接还原铁工业发展极其缓慢。 针对我国铁精矿品质较差、洁净钢基料匮乏的现状，东北大学韩跃新教授项目团队提出了基于源头控制杂质含量的“铁精矿深度提质—直接还原—电炉熔炼”洁净钢基料低成本制备新工艺，并围绕超级铁精矿和洁净钢基料高效制备过程中铁精矿深度去杂、高纯铁精矿直接还原、直接还原铁品质控制等关键技术开展研究工作，以期解决我国直接还原铁原料和洁净钢基料匮乏的问题，为钢铁的短流程绿色生产提供技术支撑，促进钢铁工业的转型升级。

欧冶炉（简称“OF”）熔融还原炼铁工艺技术是经过工艺再造、装备开发和生态革命的非高炉炼铁新工艺。本技术变两段式COREX为三段式欧冶炉，创新性地开发了气化炉拱顶喷煤造气工艺、竖炉CGD工艺装置、欧冶炉煤气重整技术。显著提高了气化炉的煤气发生量和煤气质量，为降低燃料比奠定了基础。解决了竖炉煤气分布不均匀的结构设计缺陷，有效抑制了竖炉底部的反窜高温煤气，增强了煤气还原效率。同时，克服了传统炼铁工艺对优质冶金焦的依赖，解决了优质焦煤缺乏地区发展钢铁工业的资源制约性问题，利用动力煤代替块煤和冶金焦，从工艺技术上确立了欧冶炉的成本竞争力。开展了欧冶炉与高炉系统结合的研究，高效利用了传统高炉工艺产生的返焦及返矿资源，提升了各类原燃料的综合附加值。开发了欧冶炉的绿色炼铁新技术，成功处置了厂内含碳、含油、高硫等危险废弃物超过15000吨。实现了煤气脱碳循环利用技术在炼铁工艺的应用，进一步提升了煤气利用率，降低了化石燃料消耗。已形成完整的技术规程和操作标准。

项目承担单位自2005年起，开展转底炉处理含铁、锌尘泥资源循环利用关键技术及示范项目研究，并于2018年与韶关钢铁签订了25万吨/年转底炉处理钢铁含铁锌固废生产线；2019年与永钢签订了25万吨/年转底炉处理钢铁含铁锌固废生产线；2020年在湛江转底炉公司建成了转底炉协同处置钢铁厂含铬废液新工艺生产装置；同年，上海宝钢两条25万吨/年转底炉处理钢铁含铁锌固废生产线投产，在国内唯一全量处置多源固废：出铁场灰、高炉二次灰、瓦斯泥、电炉灰、LT灰、OG泥、含锌冷轧污泥的生产线，不仅实现了含铁、锌尘泥资源的循环回收利用，同时协同处理了钢铁厂固危废，为我国钢铁行业含铁、锌尘泥资源化利用，保障固废不出厂起到示范及引领作用。

本研究针对焦化废水高浓度、难降解的特性，研究开发焦化废水零稀释、零排放集成技术，依托北营炼铁总厂焦化废水处理工程，开展应用研究，对焦化三区原有废水处理系统进行升级改造，采用“预处理+强化预曝气+A2O生化处理+生物流化床+臭氧催化氧化+膜处理（超滤+反渗透）+浓水处理”的集成工艺处理该厂焦化废水，使焦化废水处理后的各级出水分质达标、回收利用，实现零稀释零废水排放。从根本上解决了焦化废水的处理问题，项目技术水平达到国际领先水平。项目现已在北营焦化厂三个作业区全面应用，年创经济效益1000万元以上，在节省人工、水源、能源等资源同时降低环境污染、社会效益良好，为钢铁焦化企业废水处理新工艺方法提供示范和借鉴。 本项目研究成果具有广泛的适用性，既可用于现有各焦化废水处理站升级改造，又可作为新建焦化厂焦化废水处理工艺。焦化废水的零排放依赖于焦化企业下游的中水利用，单独的焦化企业可应用本研究成果处理焦化废水后达标排放。该技术的推广和应用与国家对行业水质标准的完善及提高相适应，市场需求旺盛，具有广泛的推广应用前景。

“环保新时代，绿色新中国”。生态文明建设需要打好污染防治攻坚战，让天更蓝、水更清、环境更优美。 解决钢铁工业发展中的环境保护问题是钢铁企业绿色高质量发展的重要保障。钢铁企业长期存在冷轧废水难降解有机物和总氮等关键污染物控制的“卡脖子”难题，在国家大力推进污染防治行动计划和钢铁废水排放标准日趋严格的背景下，冷轧废水达标处理成为钢铁企业亟待解决的重大环保科技问题。 项目团队立足宝钢股份冷轧废水的现状，聚焦冷轧废水难降解有机物和总氮等关键污染物，从冷轧废水深度处理的系统性、整体性与全过程出发，突破了高浓度活性微生物精准控制脱碳除氮、炭基纳米载体臭氧催化、高效膜循环资源化回用和浓水三维电氧化等4项关键核心技术，并通过小试、中试和示范工程研究，构建了冷轧废水生化-物化强化处理新工艺，获得重大科技创新。 1）首创了高浓度活性微生物精准控制脱碳除氮技术。 2）率先开发了炭基纳米载体臭氧催化技术。 3）率先形成高效膜循环资源化回用技术。 4）首次开发浓水三维电氧化技术。在绿色创新发展理念指导下，项目团队积极开展技术攻关的同时，注重核心技术的知识产权布局，共申请发明专利42件，已授权13件，认定企业技术秘密17项，发表论文21篇。技术转化应用经济效益和社会效益显著，近三年累计直接科研效益12332.5万元。 项目成果应用于宝钢宝山基地冷轧2030废水系统、1420/1730废水系统、1800废水系统和硅钢4期废水系统、湛江东山基地冷轧1期和冷轧2期废水系统，每年处理冷轧废水超1500万吨，全系统废水回用率达到65%以上，有机物和总氮的排放量低于国内外同行。项目成果的大规模推广，实现了宝山基地和湛江基地冷轧废水处理工艺和装备的系统升级，全面提升了全流程污染物控制和去除能力，为建设“高于标准、优于城区”的城市钢厂奠定了坚实基础。

本项目应用于炼铁高炉长寿技术领域，是高炉长寿技术的集成和创新开发。针对高炉寿命短的现状，分析影响高炉长寿的因素，从高炉前期炉缸设计施工、高炉生产中设备维护及工艺操作和高炉炉役后期维护等方面开发创新一系列高炉长寿新技术、新工艺、新方法，延长高炉寿命，实现高炉长寿目标。 1、创新高炉炉缸设计长寿新技术，延长高炉寿命。通过优化高炉炉底、炉缸结构设计，加大死铁层深度，降低炉缸侧壁侵蚀速度。通过采用碳砖+陶瓷杯复合式炉底结构，减少铁水对炉底炭砖的侵蚀。通过选用优质抗铁水溶蚀和抗碱侵蚀、导热系数高等性能优良的耐材和泥浆，减少炉缸侵蚀速度。 2、创新高炉炉缸施工长寿新技术。创新铁口一体砌筑密封技术，开发和应用“一体式铁口框”，“铁口一体浇注技术”， “煤气导风管一体浇注技术”，防止铁口煤气喷溅。开发和应用热压小炭块与冷却壁的“顶砌技术”，降低陶瓷杯部位侵蚀的速度。开发和应用“热风导流烘炉技术” 延长耐材寿命。 3、创新高炉经济冶炼长寿生产操作新技术。稳定入炉料质量，分析小批量料种配矿难题，开发应用含铁矿粉预混匀技术，优化配矿降低ZnO和K2O有害元素循环富集；分析经济矿（高铝矿）冶炼难题，开发应用高铝矿高炉冶炼技术；优化装料制度，开发应用炉前新型喷吹装置，合理控制炉内气流分布。通过系列优化操作，稳定炉况，延缓炉缸侵蚀，进而确保高炉寿命有效延长。 4、创新炉役后期高炉长寿护炉新技术。针对炉役后期生产特点，建立炉缸侧壁残余厚度测算模型，掌握炉缸安全运行状态；开发应用堵风口局部强护炉技术，缩小进风面积，提高鼓风动能，保证炉缸均匀活跃；开发应用控制配吃钛化物护炉及休风凉炉技术。 5、创新高炉炉体冷却壁在线查漏、修复及更换技术。开发应用“高炉冷却壁定列查漏专利技术”，“冷却壁穿管修复专利技术”和“在线更换高炉铁口冷却壁专利技术”确保炉体的冷却强度，保证高炉的安全生产，提高高炉寿命。

连铸在钢铁制造流程中具有中心地位，目前我国超过98%的铸坯母材均采用连铸生产。然而，实际生产过程，微合金钢铸坯频发表面裂纹缺陷、大断面铸坯中心偏析与疏松控制不理想，已成为钢铁行业的共性技术难题，制约了高端钢材的高质、高效与绿色化生产。针对该共性技术难题，立足于连铸坯表面组织高塑化控制和高温连铸坯断面逆向温度场分布特性，开发了曲面结晶器及二冷控冷的铸坯表面裂纹控制技术和凝固末端重压下的铸坯高致密均质化技术，从根本上改善/消除铸坯凝固缺陷，实现连铸高效与绿色化生产的关键。 针对微合金钢连铸坯表面裂纹频发难题，立足于微合金钢表层组织析出与组织生长行为，研发形成了基于连铸结晶器角部快冷以弥散化析出碳氮化物和连铸二冷高温区循环相变以超细化晶粒实现凝固组织高塑化的裂纹控制新工艺，并研制出了角部高效传热曲面结晶器和结晶器窄面足辊横向3喷嘴超强控冷装备与工艺技术。 针对大断面连铸坯的中心偏析、疏松等凝固缺陷难题，从理论、工艺、装备等方面入手，研发了适用于我国“一线多产”特点的连续、动态重压下关键工艺与装备技术，形成了以基于溶质非均匀分布“软测量”与压力压下量实时反馈“真检测”的凝固末端位置形貌高精度在线标定、同步控制中心偏析与疏松的两阶段连续重压下工艺、精准控制驱动扭矩提升铸坯心部变形的高效挤压工艺、避免压下裂纹与滞坯风险的实施保障措施等为代表的“准确、高效、稳定”压下的连铸凝固末端重压下集成技术，并开发了宽厚板连铸用增强型紧凑扇形段与大方坯连铸用渐变曲率凸型辊，突破了常规连铸机无法稳定实施大变形压下的装备瓶颈。

以连续加料电弧炉为背景，基于废钢预热、留钢操作、全程泡沫渣埋弧、高强度喷碳供氧等新工艺，通过对加料、供电、吹氧、喷碳等系统运行的协调优化，实现安全、经济、全自动化的短流程冶炼生产。主要内容包括：(1)基于碳氧比的吹氧、喷碳速率控制，实现冶炼过程中的吹氧量与喷碳量的平衡，保证炉内碳氧反应充分，提高钢铁料收得率。(2)基于实时吨钢电耗的加料速度控制，实现能量输入速度与废钢加入速度的平衡，稳定熔池温度，有效的消除融化后期剧烈升温造成的熔池大沸腾现象。 (3)采用基于电极位移的钢水液面检测技术，实现伸缩式超音速氧枪与钢液面的随动，提供良好的氧化反应条件和钢水搅拌效果。(4)基于炉况信息的智能预报技术，实现连续加料电弧炉关炉门炼钢操作，改善埋弧效果，减少电能消耗、减少冶炼过程对环境的污染。(5)基于信息化与冶炼工艺自动化的融合，一键式操作规范化了冶炼生成过程。有利于提高产品质量、降低消耗。 相对转炉，我国电弧炉自动化水平比较落后。国外相关的技术产品价格高、且不适应国内的生产情况。连续加料电弧炉冶炼过程智能控制技术的经济效益和社会效益主要体现在以下几个方面： 1. 关炉门、强用氧可以降低电耗，吨钢电耗降低到320 kWh。降低了企业的生产成本。 2. 冶炼过程的规范化降低了对操作工的冶炼技术要求和数量要求。与当前冶炼生产情况相比，可减少1-2名操作人员。 3. 冶炼过程的自动化、规范化，有利于稳定生产，提升企业的冶炼工艺水平。

应用气雾冷却新工艺和新设备， 使得HRB400E、HRB500E、HRB600（E）产品质量在满足GB/T 1499.2-2018新标准各项要求的条件下生产成本最小化。 技术原理与工艺路线： （1）考虑全过程控冷，阶梯型分段冷却+中间返温+冷床控冷；通过控制水雾粒度分布提高汽化冷却比例和冷却效率，优化冷却路径，控制每个冷却段的降温、返温温度以及冷却速度，控制V（或Nb）的碳氮化物在γ~α 转变过程中的相间析出和在铁素体区的析出，并控制各冷却段的终冷温度，从而达到控制细晶强化和析出强化的目标。 （2）新型冷却工艺（Spray Evaporation Cooling ） ：根据水雾汽化特点，精细化控制降温返温温度和气化时间间隔； （3）控制铁素体珠光体组织比例和珠光体团块尺寸、片层间距； （4）析出物控制技术； （5）氧化铁皮结构精确控制工艺；考虑温度、氧化程度、应力状态、Fe-O激活能等因素，高温γ区（ FeO ）+相变过程（ FeO+少量Fe3O4 ）+后续冷床氧化（ FeO+Fe3O4 ）；Fe3O4+ FeO致密氧化膜 的比例。

铁水脱磷预处理是铁水进入炼钢炉前预处理的新工艺，是炼钢分步精炼工艺的新发展，是适应对低磷钢种的需求、改进炼钢工艺技术和利用中高磷铁矿资源而发展的。 采用铁水脱磷预处理工艺后，转炉采用低磷铁水冶炼可以由大渣量操作改为少渣操作，冶炼主要任务也变为脱碳升温。从而大大缩短转炉冶炼周期，提高转炉的冶炼效率和钢水的洁净度，产生了许多经济效益：